Physiological and structural aspects of fruit and vegetable mild processing

Over the past years fruit and vegetable industry has become interested in the application of both osmotic dehydration and vacuum impregnation as mild technologies because of their low temperature and energy requirements. Osmotic dehydration is a partial dewatering process by immersion of cellular tissue in hypertonic solution. The diffusion of water from the vegetable tissue to the solution is usually accompanied by the simultaneous solutes counter-diffusion into the tissue. Vacuum impregnation is a unit operation in which porous products are immersed in a solution and subjected to a two-steps pressure change. The first step (vacuum increase) consists of the reduction of the pressure in a solid-liquid system and the gas in the product pores is expanded, partially flowing out. When the atmospheric pressure is restored (second step), the residual gas in the pores compresses and the external liquid flows into the pores. This unit operation allows introducing specific solutes in the tissue, e.g. antioxidants, pH regulators, preservatives, cryoprotectancts. Fruit and vegetable interact dynamically with the environment and the present study attempts to enhance our understanding on the structural, physico-chemical and metabolic changes of plant tissues upon the application of technological processes (osmotic dehydration and vacuum impregnation), by following a multianalytical approach. Macro (low-frequency nuclear magnetic resonance), micro (light microscopy) and ultrastructural (transmission electron microscopy) measurements combined with textural and differential scanning calorimetry analysis allowed evaluating the effects of individual osmotic dehydration or vacuum impregnation processes on (i) the interaction between air and liquid in real plant tissues, (ii) the plant tissue water state and (iii) the cell compartments. Isothermal calorimetry, respiration and photosynthesis determinations led to investigate the metabolic changes upon the application of osmotic dehydration or vacuum impregnation. The proposed multianalytical approach should enable both better designs of processing technologies and estimations of their effects on tissue.

Concorrenza fiscale nell'Unione Europea: profili nazionali e ordinamentali

Lo scopo di questa ricerca è stato quello di offrire una visione sistematica per lo studio del fenomeno della concorrenza fiscale nel quadro dell'UE. In questo modo, dopo approfondire nel concetto, gli effetti e le teorie economiche che sviluppano la concorrenza fiscale, abbiamo analizzato le condizioni generali di svolgimento della concorrenza fiscale nell'UE, con particolare attenzione alla pratica dell’arbitrio fiscale per privati ed imprese. Questo schema lo abbiamo successivamente trasferito a due campi che finora avevano ricevuto poca attenzione dottrinale: l'imposizione indiretta (IVA e accise) e la tassazione delle persone fisiche. Infine, abbiamo aggiornato lo studio dei due strumenti tradizionali di lotta contro la concorrenza fiscale dannosa: il Codice di condotta in materia di tassazione delle imprese e il regime degli aiuti di Stato. Le sfide dell'Unione europea ci impongono di prendere una visione critica che abbiamo cercato di estendere a tutto il nostro lavoro.

Le Coliti Microscopiche nei soggetti con diarrea non ematica: uno studio prospettico

Introduzione: le Coliti Microscopiche, altrimenti note come Colite Collagena e Colite Linfocitica, sono disordini infiammatori cronici del colon che causano diarrea e colpiscono più frequentemente donne in età avanzata e soggetti in terapia farmacologica. Negli ultimi anni la loro incidenza sembra aumentata in diversi paesi occidentali ma la prevalenza in Italia è ancora incerta. Scopo: il presente studio prospettico e multicentrico è stato disegnato per valutare la prevalenza delle CM in pazienti sottoposti a colonscopia per diarrea cronica non ematica. Pazienti e metodi: dal Maggio 2010 al Settembre 2010 sono stati arruolati consecutivamente tutti i soggetti adulti afferenti in due strutture dell’area metropolitana milanese per eseguire una pancolonscopia. Nei soggetti con diarrea cronica non ematica sono state eseguite biopsie multiple nel colon ascendente, sigma e retto nonché in presenza di lesioni macroscopiche. Risultati: delle 8008 colonscopie esaminate 265 sono state eseguite per diarrea cronica; tra queste, 8 presentavano informazioni incomplete, 52 riscontri endoscopici consistenti con altri disordini intestinali (i.e. IBD, tumori, diverticoliti). 205 colonscopie sono risultate sostanzialmente negative, 175 dotate di adeguato campionamento microscopico (M:F=70:105; età mediana 61 anni). L’analisi istologica ha permesso di documentare 38 nuovi casi di CM (M:F=14:24; età mediana 67.5 anni): 27 CC (M:F=10:17; età mediana 69 anni) e 11 CL (M:F=4:7; età mediana 66 anni). In altri 25 casi sono state osservate alterazioni microscopiche prive dei sufficienti requisiti per la diagnosi di CM. Conclusioni: nel presente studio l’analisi microscopica del colon ha identificato la presenza di CM nel 21,7% dei soggetti con diarrea cronica non ematica ed indagine pancolonscopica negativa. Lo studio microscopico del colon è pertanto un passo diagnostico fondamentale per il corretto inquadramento diagnostico delle diarree croniche, specialmente dopo i 60 anni di età. Ampi studi prospettici e multicentrici dovranno chiarire ruolo e peso dei fattori di rischio associati a questi disordini.

Studio di popolazione sull'associazione tra sindrome delle gambe senza riposo ed emicrania

Introduzione: La sindrome delle gambe senza riposo (RLS) è un disturbo caratterizzato da sensazione spiacevole disestesica generalmente agli arti inferiori, che si presenta o peggiora nelle ore serali-notturne e che migliora con il movimento. Studi clinici hanno mostrato una maggiore prevalenza di RLS negli emicranici, mentre mancano studi condotti su popolazione generale non selezionata. Lo scopo di questo studio era quello di valutare la associazione tra emicrania e RLS in una popolazione italiana adulta. Inoltre è stata valutata l’associazione tra RLS e cefalea fenotipizzata attraverso metodica di principal components analysis (PCA). Materiali e metodi: la presenza di RLS e di emicrania è stata determinata attraverso questionari basati sui criteri diagnostici correnti in un campione di 1567 partecipanti di un fase preliminare di uno studio in corso sulla popolazione adulta della Val Venosta (BZ). Risultati: gli emicranici hanno presentato un significativo maggior rischio di soffrire di RLS rispetto ai non emicranici, anche dopo aggiustamento per fattori confondenti come età, sesso, depressione, ansia e qualità del sonno (p = 0.049). Questa associazione non era modificata dalla presenza di aura emicranica, di cause possibili di RLS secondaria e dalla frequenza di attacchi emicranici. Inoltre la RLS non era risultata significativamente associata alla cefalea di tipo tensivo (TTH). Dall’analisi di associazione tra RLS e cefalea fenotipizzata attraverso PCA era emerso che la componente 1, caratterizzata da sintomi di sensitivizzazione del sistema nervoso centrale (SNC), correlava significativamente con la presenza di RLS (p = 0.021). Conclusioni: RLS ed emicrania sono risultate associate nel nostro campione di popolazione adulta; inoltre la RLS ha mostrato una correlazione significativa con i sintomi di sensitivizzazione del SNC legati agli attacchi di cefalea. Questa associazione potrebbe risiedere in una possibile base patogenetica comune.

Human papillomavirus (HPV) and associated diseases: between applied diagnostic and basic research

Human Papillomavirus (HPV) is the cause of cervical cancers (among these, adenocarcinoma, AdCa) and is associated to a subgroup of oropharyngeal carcinomas (OPSCCs). Even if the risk for cancer development is linked to the infection by some viral genotypes, mainly HPV16 and 18, viral DNA alone seems not to be sufficient for diagnosis. Moreover, the role of the virus in OPSCCs has not been totally clarified yet. In the first part of the thesis, the performances concerning viral genotyping in clinical cervical samples of a new pyrosequencing-based test and a well-known hybridization-based assay have been compared. Similar results between the methods have been obtained. However, the former showed advantages in detecting intratype variants, higher specificity and a broader spectrum of detectable HPV types. The second part deals with the evaluation of virological markers (genotyping, viral oncoproteins expression, viral load, physical state and CpG methylation of HPV16 genome) in the diagnosis/prognosis of cervical AdCa and HPV-associated OPSCCs. HPV16 has been confirmed the most prevalent genotype in both the populations. Interestingly, the mean methylation frequency of viral DNA at the early promoter showed the tendency to be associated to invasion for cervical AdCa and to a worse prognosis for OPSCCs, suggesting a promising role as diagnostic/prognostic biomarker. The experiments of the third part were performed at the DKFZ in Heidelberg (Germany) and dealt with the analysis of the response to IFN-k transfection in HPV16-positive cervical cancer and head&neck carcinoma cell lines to evaluate its potential role as new treatment. After 24h, we observed increased IFN-b expression which lead to the up-regulation of genes involved in the antigens presentation pathway (MHC class I and immunoproteasome) and antiviral response as well, in particular in cervical cancer cell lines. This fact suggested also the presence of different HPV-mediated carcinogenic pathways between the two anatomical districts.

Rare and complicated forms of infantile hemangiomas: new therapeutic outlooks

Infantile hemangiomas (IHs) are the most common benign neoplastic pathology of childhood; their natural history generally involves three phases: after the onset, which usually occurs in the first weeks of life, there is the proliferation phase where the IH reaches its maximum development and it is followed by the spontaneous involution which leads to the IH regression. The duration and the extent of these phases may vary widely even though in most of the cases the involution process begins around twelve months of life and the regression, complete or partial, is completed around seventh-ninth year of life. The majority of the IHs does not require any treatment. However, 10%-20% is likely to develop serious complications, functional impairments or aesthetic alterations and entail a timely treatment. Although there is no treatment protocol currently shared, therapies usually used in cases with a complication risk consist in: systemic or intralesional steroids as a first choice; interferon α, vincristine and/or bleomicin as second or third choice and/or surgical treatment. Propranolol, a non-selective beta-blocker, has been used for cardiovascular diseases even in childhood for decades. Since 2008 it has been widely used in the IHs treatment, although it is still "off-label". In literature there are hundreds of cases and some clinical studies that show the effectiveness and safety of this drug for this indication. Thanks to a multidisciplinary team (Dermatologists, Cardiologists, Paediatricians, and Radiologists) of S. Orsola-Malpighi Hospital, a clinical study, which has been previously approved by the ethics committee, is carried out in order to evaluate the efficacy and safety of systemic propranolol in the treatment of IHs in paediatric age. At the end of 2012, 78 patients underwent this treatment: the results we have obtained so far show a good efficacy and safety profile in agreement with the data provided by the literature.

Simulatore d’alba come possibile contromisura al social jetlag in adolescenza

L’obiettivo del presente progetto di ricerca era determinare se l’utilizzo non clinico del simulatore d’alba (un dispositivo che emette luce in graduale aumento prima del risveglio), basato su specifiche conoscenze cronobiologiche, potesse ridurre alcune delle conseguenze del social jetlag, in studenti di scuola secondaria di secondo grado. A tal fine, sono stati valutati gli effetti del simulatore d’alba su tono dell’umore (valutato soggettivamente tramite la Global and Vigor Affect Scale-GVA), livelli di attivazione (valutati soggettivamente tramite la GVA), qualità/quantità di sonno (valutate oggettivamente e soggettivamente tramite attigrafia e Mini Sleep Questionnaire-MSQ), architettura del sonno (valutata oggettivamente tramite Zeo®) ed efficienza dei tre network attentivi (alerting, orienting ed executive), valutata oggettivamente tramite l’Attention Network Test (ANT). In totale, hanno preso parte alla ricerca 56 adolescenti (24 femmine e 32 maschi), frequentanti due istituti di scuola secondaria di secondo grado nella città di Cesena, la cui età media era di 17.68 anni (range d’età 15-20 anni). Ad ogni studente è stata richiesta una partecipazione di 5 settimane consecutive ed il disegno di ricerca prevedeva 3 condizioni sperimentali: baseline, simulatore d’alba e controllo. All’MSQ, in seguito all’utilizzo del simulatore d’alba, sono state osservate una minore percezione di sonnolenza diurna, una frequenza inferiore di risvegli notturni ed una riduzione del numero di partecipanti che presentavano una cattiva qualità della veglia. All’ANT, è stato documentato un significativo miglioramento dell’efficienza del network attentivo dell’alerting, successivo all’impiego del simulatore d’alba, dovuto ad una maggiore reattività dei partecipanti in seguito alla comparsa del double cue, che anticipava la presentazione del target (freccia centrale di cui i partecipanti dovevano giudicare la direzione). Tali risultati convergono nell’evidenziare la capacità del simulatore d’alba di esercitare un effetto attivante/stimolante, mostrando dunque come esso possa essere considerato uno strumento potenzialmente utilizzabile quale contromisura al social jetlag in adolescenza.

Protonterapia nel trattamento del tumore prostatico

Obiettivo: Il nostro obiettivo è stato quello di confrontare la tomoterapia (HT) e la protonterapia ad intensità modulata (IMPT) nel trattamento del tumore prostatico, seguendo un protocollo di boost simultaneo (SIB) e moderatamente ipofrazionato. Materiali e metodi: Abbiamo selezionato 8 pazienti, trattati con HT e abbiamo rielaborato i piani con 2 campi IMPT. La dose prescritta è stata di 74 Gy sul PTV1 (prostata e vescicole seminali prossimali), 65.8 Gy sul PTV2 (vescicole seminali distali) e 54 Gy sul PTV3 (linfonodi pelvici). Risultati: Sia con IMPT che con HT abbiamo ottenuto una copertura e una omogeneità di dose del target sovrapponibile. Oltre i 65 Gy, HT e IMPT erano equivalenti per il retto, mentre con l’IMPT c’era maggior risparmio della vescica e del bulbo penieno da 0 a 70 Gy. Da 0 fino a 60 Gy, i valori dosimetrici dell’IMPT erano molto più bassi per tutti gli organi a rischio (OARs), eccetto che per le teste femorali, dove la HT aveva un vantaggio dosimetrico rispetto all’IMPT nel range di dose 25-35 Gy. La dose media agli OARs era ridotta del 30-50% con l’IMPT. Conclusioni: Con le due tecniche di trattamento (HT e IMPT) si ottiene una simile distribuzione di dose nel target. Un chiaro vantaggio dosimetrico dell’IMPT sul HT è ottenuto dalle medie e basse dosi. Le attuali conoscenze sulle relazioni dose-effetto e sul risparmio delle madie e basse dosi con l’IMPT non sono ancora state quantificate dal punto di vista clinico.

Sintesi, modifica e caratterizzazione di polimeri da fonti rinnovabili

Gli argomenti trattati all’interno di questa tesi di dottorato riguardano la sintesi e la modifica di polimeri ottenuti a partire da fonti rinnovabili. L’acido polilattico (PLA) è stato modificato per ottenere film estensibili per uso alimentare. La scelta del materiale si è basata sull’analisi del suo ciclo di vita e perché è riconosciuto come sicuro per l’utilizzo nel campo alimentare. Le formulazioni testate, a base di PLA, sono state preparate con l’aggiunta di una serie di additivi utilizzati per migliorare le proprietà meccaniche del materiale. La lavorazione è stata eseguita mediante estrusione, ottenendo dei pellet a composizione omogenea successivamente lavorati nell’estrusore a bolla, modalità industriale di produzione dei film estensibili. È stata poi effettuata la sintesi diretta di nuovi poliesteri insaturi a base di dimetil succinato e 1,6-esandiolo. L’insaturazione della catena è stata ottenuta mediante l’uso, durante la sintesi, di derivati dell’olio di ricino, l’acido ricinoleico e il suo derivato insaturo metil undecenoato. Un’altra molecola insatura utilizzata è stata il citronellolo, scelto tra i terpeni. I polimeri così ottenuti sono stati modificati tramite reazioni radicaliche indotte con radiazioni UV utilizzando sostanze antibatteriche (sale 3-esadecil-1-vinilimidazolo bromuro) al fine di ottenere materiali con attività biocida a lungo termine e senza rilascio. Si è proceduto inoltre alla polimerizzazione reversibile di monomeri furanici con oli vegetali utilizzando una strategia di tipo double click. Si è partiti dalla sintesi di monomeri derivanti da oli vegetali contenenti eterocicli furanici attaccati mediante addizione tiol-enica (prima reazione click chemistry) e si è proseguito con la loro successiva polimerizzazione attraverso una reazione di tipo Diels-Alder con molecole con gruppi maleimmidici (seconda reazione click chemistry). I polimeri così ottenuti sono materiali potenzialmente auto-riparanti, grazie alla possibilità di spostare l’equilibrio verso i prodotti o i reagenti semplicemente variando le condizioni di temperatura.

Ruolo dell'elettrocardiogramma standard nella stratificazione prognostica della cardiomiopatia ipertrofica. Studio multicentrico

Lo scopo di questo studio è di valutare il significato prognostico dell'elettrocardiogramma standard in un'ampia casistica di pazienti affetti da cardiomiopatia ipertrofica. In questo studio multicentrico sono stati considerati 841 pazienti con cardiomiopatia ipertrofica (66% uomini, età media 48±17 anni) per un follow-up di 7.1±7.1 anni, per ognuno è stato analizzato il primo elettrocardiogramma disponibile. I risultati hanno dimostrato come fattori indipendentemente correlati a morte cardiaca improvvisa la sincope inspiegata (p 0.004), il sopraslivellamento del tratto ST e/o la presenza di onde T positive giganti (p 0.048), la durata del QRS >= 120 ms (p 0.017). Sono stati costruiti due modelli per predire il rischio di morte improvvisa: il primo basato sui fattori di rischio universalmente riconosciuti (spessore parietale >= 30 mm, tachicardie ventricolari non sostenute all'ECG Holter 24 ore, sincope e storia familiare di morte improvvisa) e il secondo con l'aggiunta delle variabili sopraslivellamento del tratto ST/onde T positive giganti e durata del QRS >= 120 ms. Entrambi i modelli stratificano i pazienti in base al numero dei fattori di rischio, ma il secondo modello risulta avere un valore predittivo maggiore (chi-square da 12 a 22, p 0.002). In conclusione nella cardiomiopatia ipertrofica l'elettrocardiogramma standard risulta avere un valore prognostico e migliora l'attuale modello di stratificazione per il rischio di morte improvvisa.

Ricerche di campo per lo sviluppo della tecnologia del maschio sterile nella lotta ad Aedes albopictus (Skuse)

Aedes albopictus (Skuse), comunemente detta Zanzara Tigre, ha invaso, negli ultimi anni, molti paesi, soprattutto in modo passivo attraverso il commercio di pneumatici usati. Questa specie è particolarmente adatta all'applicazione della tecnica dell'insetto sterile (SIT), basata su allevamento massale, sterilizzazione e rilascio in campo di un gran numero di maschi della specie vettrice. I maschi sterili rilasciati devono essere in grado di volare, di disperdersi sul territorio, di sopravvivere, di essere sessualmente attivi abbastanza a lungo per coprire il tempo tra una fase di rilascio e la successiva, di individuare le femmine vergini selvatiche e competere con successo per l'accoppiamento con i maschi selvatici. La dispersione e la sopravvivenza dei maschi di Ae. albopictus allevati in laboratorio, sono state studiate mediante tecniche di marcatura, rilascio e ricattura. Le catture sono state eseguite da tecnici specializzati, in un raggio di 350 m dal sito di rilascio. Gli esperimenti condotti hanno dimostrato che i maschi sono in grado di disperdersi, dal sito di rilascio, per circa 200 m ma la loro longevità in campo è fortemente dipendente dalle condizioni climatiche. In studi di semi-campo e di campo è stato valutato uno speciale dispositivo progettato per essere incluso nella stazione di rilascio dei maschi in grado di fornire loro fonti energetiche per migliorarne le prestazioni. I risultati ottenuti sono stati positivi. Studi di competitività sono stati condotti in tunnel costruiti in un ambiente naturale al fine di validare un protocollo per studi sulla competitività dei maschi in questo modello sperimentale. Maschi irraggiati mediante l'applicazione di raggi gamma alla dose di 30 Gy sono stati messi in competizione con maschi fertili per l'accoppiamento con femmine vergini con diversi rapporti. I risultati ottenuti hanno dimostrato le buone prestazioni e l'affidabilità di questo modello sperimentale rimanendo però irrisolto il problema dell’elevata variabilità.

Biologia di Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae), interazioni con l’ambiente e valutazione di tecniche di contenimento ecocompatibili

Tuta absoluta (Meyrick) è un lepidottero originario dell’America meridionale, infeudato a pomodoro e ad altre solanacee coltivate e spontanee. Con l’attività trofica le larve causano mine fogliari e gallerie nei frutti, con conseguenti ingenti danni alle colture. T. absoluta è stato segnalato per la prima volta in Italia nel 2008 e in Piemonte nel 2009. Pertanto le ricerche sono state condotte per rilevarne la distribuzione in Piemonte, studiarne l’andamento di popolazione in condizioni naturali e controllate, e valutare l’efficacia di differenti mezzi di lotta al fine di definire le strategie di difesa. Il monitoraggio, condotto nel 2010, ha evidenziato come T. absoluta sia ormai largamente diffuso sul territorio regionale già pochi mesi dopo la segnalazione. L’insetto ha mostrato di prediligere condizioni climatiche più miti; infatti è stato ritrovato con maggiore frequenza nelle aree più calde. Il fitofago ha raggiunto densità di popolazione elevate a partire dalla seconda metà dell’estate, a ulteriore dimostrazione che, in una regione a clima temperato come il Piemonte, T. absoluta dà origine a infestazioni economicamente rilevanti solo dopo il culmine della stagione estiva. Per definire le strategie di lotta, sono state condotte prove in laboratorio, semi-campo e campo volte a valutare la tossicità nei confronti del lepidottero di preparati a base di emamectina benzoato, rynaxypyr, spinosad e Bacillus thuringiensis Berliner. In campo è stata verificata anche l’efficacia del miride dicifino Macrolophus pygmaeus (Rambur), reperibile in commercio. In tutte le prove, è stata riscontrata una maggiore efficacia di rynaxypyr ed emamectina benzoato. In campo M. pygmaeus ha mostrato difficoltà d’insediamento ed è stato in grado di contenere efficacemente il fitofago soltanto con bassi livelli d’infestazione. Per contro è stata costantemente osservata la presenza naturale di un altro miride dicifino Dicyphus errans (Wolff), che in laboratorio ha mostrato di non essere particolarmente disturbato dalle sostanze saggiate.

Studio della via di segnale PI3K/Akt/mTOR nelle Cellule Dendritiche

Il trapianto allogenico di cellule staminali emopoietiche è spesso l’unica soluzione per la cura di diverse malattie ematologiche. La aGVHD è la complicanza più importante che si può avere a seguito del trapianto allogenico ed è causata dai linfociti T del donatore che riconoscono gli antigeni del ricevente presentati dalle APC. Eliminare o inattivare la APC del ricevente prima del trapianto potrebbe prevenire la aGVHD. Ad oggi non esistono farmaci specifici diretti contro le APC, sono però noti i meccanismi molecolari coinvolti nella sopravvivenza cellulare come la via di segnale di PI3K. In questo lavoro abbiamo testato l’attività di due farmaci, che colpiscono target molecolari della via di PI3K, la rapamicina e la perifosina, sul differenziamento dei monociti a differenti popolazioni di cellule dendritiche (DC), in vitro. La rapamicina riduceva il recupero cellulare delle DC derivate da monociti coltivate in presenza di IL-4 aumentando l’apoptosi, mentre i monociti coltivati in presenza di GM-CSF con o senza IFN-α risultavano resistenti alla rapamicina. Inoltre la rapamicina riduceva l’espressione della molecola costimolatoria CD86 e incrementava l’espressione della molecola CD1a solo nei monociti coltivati con GM-CSF e IL-4. Nelle DC derivate dai monociti in presenza di IL-4 la rapamicina bloccava la produzione di IL-12 e TNF-α e ne alterava la capacità allostimolatoria. La rapamicina non alterava la sopravvivenza e la funzione delle DC circolanti. Il trattamento con perifosina provocava un incremento di apoptosi nei monociti coltivati sia con GM-CSF che con GM-CSF e IL-4. La perifosina bloccava la produzione di TNF-α nelle DC derivate da monociti coltivati nelle diverse condizioni. Questi risultati dimostrano che l’azione della rapamicina è strettamente dipendente dalla presenza dell’IL-4 nel terreno di coltura, in vitro, rispetto alla perifosina e suggeriscono un possibile ruolo della perifosina nella prevenzione della GVHD prima del trapianto allogenico di cellule staminali.

Produzione di bioetanolo da effluenti del settore lattiero-caseario con Kluyveromyces marxianus

Il siero di latte e la scotta sono effluenti provenienti rispettivamente dal processo di trasformazione del latte in formaggio e ricotta. Il siero di latte contiene minerali, lipidi, lattosio e proteine; la scotta contiene principalmente lattosio. Il siero può essere riutilizzato in diversi modi, come l'estrazione di proteine o per l’alimentazione animale, mentre la scotta è considerata solamente un rifiuto. Inoltre, a causa degli ingenti volumi di siero prodotti nel mondo, vengono a crearsi seri problemi ambientali e di smaltimento. Destinazioni alternative di questi effluenti, come le trasformazioni biotecnologiche, possono essere un modo per raggiungere il duplice obiettivo di migliorare il valore aggiunto dei processi agroindustriali e di ridurre il loro impatto ambientale. In questo lavoro sono state studiate le condizioni migliori per produrre bioetanolo dal lattosio del siero e della scotta. Kluyveromyces marxianus è stato scelto come lievito lattosio-fermentante. Sono state effettuate fermentazioni su scala di laboratorio aerobiche e anaerobiche in batch, fermentazioni semicontinue in fase dispersa e con cellule immobilizzate in alginato di calcio,. Diverse temperature sono state testate per migliorare la produzione di etanolo. Le migliori prestazioni, per entrambe le matrici, sono state raggiunte a basse temperature (28°C). Anche le alte temperature sono compatibili con buone rese di etanolo nelle fermentazioni con siero. Ottimi risultati si sono ottenuti anche con la scotta a 37°C e a 28°C. Le fermentazioni semicontinue in fase dispersa danno le migliori produzioni di etanolo, in particolare con la scotta. Invece, l'uso di cellule di lievito intrappolate in alginato di calcio non ha migliorato i risultati di processo. In conclusione, entrambi gli effluenti possono essere considerati adatti per la produzione di etanolo. Le buone rese ottenute dalla scotta permettono di trasformare questo rifiuto in una risorsa.

Computational Modeling of Cardiac Excitation-Contraction Coupling in Physiological and Pathological Conditions

The cardiomyocyte is a complex biological system where many mechanisms interact non-linearly to regulate the coupling between electrical excitation and mechanical contraction. For this reason, the development of mathematical models is fundamental in the field of cardiac electrophysiology, where the use of computational tools has become complementary to the classical experimentation. My doctoral research has been focusing on the development of such models for investigating the regulation of ventricular excitation-contraction coupling at the single cell level. In particular, the following researches are presented in this thesis: 1) Study of the unexpected deleterious effect of a Na channel blocker on a long QT syndrome type 3 patient. Experimental results were used to tune a Na current model that recapitulates the effect of the mutation and the treatment, in order to investigate how these influence the human action potential. Our research suggested that the analysis of the clinical phenotype is not sufficient for recommending drugs to patients carrying mutations with undefined electrophysiological properties. 2) Development of a model of L-type Ca channel inactivation in rabbit myocytes to faithfully reproduce the relative roles of voltage- and Ca-dependent inactivation. The model was applied to the analysis of Ca current inactivation kinetics during normal and abnormal repolarization, and predicts arrhythmogenic activity when inhibiting Ca-dependent inactivation, which is the predominant mechanism in physiological conditions. 3) Analysis of the arrhythmogenic consequences of the crosstalk between β-adrenergic and Ca-calmodulin dependent protein kinase signaling pathways. The descriptions of the two regulatory mechanisms, both enhanced in heart failure, were integrated into a novel murine action potential model to investigate how they concur to the development of cardiac arrhythmias. These studies show how mathematical modeling is suitable to provide new insights into the mechanisms underlying cardiac excitation-contraction coupling and arrhythmogenesis.